下载文档原格式
土壤和沉积物全氟辛基磺酸和全氟辛基羧酸的测定液相色谱-三重四极杆质谱法1.引言1.1 概述在本研究中，我们将重点关注土壤和沉积物中全氟辛基磺酸和全氟辛基羧酸的测定。
全氟辛基磺酸（PFOS）和全氟辛基羧酸（PFOA）是一类广泛存在于环境中的全氟化合物，它们被广泛应用于各种消费产品的制造过程中，如防水材料、油漆、隔热材料等。
然而，这些全氟化合物的坚固性和生物累积性导致它们广泛分布于土壤和沉积物中，并可能通过食物链进入人体，对生态系统和健康造成潜在的风险。
因此，精确的测定和监测土壤和沉积物中的PFOS和PFOA是至关重要的。
目前，液相色谱-三重四极杆质谱法（LC-MS/MS）被广泛认可为测定全氟化合物的有效方法，其具有高灵敏度、高选择性和高分辨率的特点，并能够同时测定多种全氟化合物。
本文将详细介绍土壤和沉积物中PFOS和PFOA的测定方法，包括样品的准备与提取、LC-MS/MS的仪器操作条件、方法验证和质量控制等方面。
我们将采用基于固相萃取（SPE）技术的前处理方法来提取和富集样品中的PFOS和PFOA，并通过LC-MS/MS方法进行分析。
通过本研究的开展，我们希望能够为全氟辛基化合物在土壤和沉积物中的测定提供一种可靠且准确的方法，为环境监测和风险评估提供科学依据。
此外，该研究还将进一步增进我们对全氟化合物在环境中的行为与归趋的理解，并为全氟化合物的环境行为和风险评估研究提供参考和支持。
1.2 文章结构本文共分为引言、正文和结论三个部分，具体结构如下：引言部分旨在介绍本文的研究背景和相关的理论基础，并阐明研究目的和意义。
在1.1概述中，将对土壤和沉积物中全氟辛基磺酸和全氟辛基羧酸的测定进行简要概述。
然后，在本节的1.2文章结构部分，将对全文的结构进行详细说明。
最后，在1.3目的中，将明确研究目的，并阐明本研究的重要性和意义。
正文部分主要分为两个子节，分别介绍全氟辛基磺酸和全氟辛基羧酸的测定方法。
2.1 全氟辛基磺酸的测定部分将首先介绍其测定的原理，包括化学特性和分析原理的详细说明。
第9卷第2期2002年4月地学前缘 中国地质大学 北京Eart h S cience F rontiers Chi na Uni versit y of G eosciences B ei i n gV o1.9No.2A p r .2002农田N 2O 通量测定方法分析李俊!于沪宁!于强!谢贤群中国科学院地理科学与资源研究所 北京100101摘要!采用空气动力学方法 波文比 能量平衡法及密闭箱法结合气相色谱分析对农田N 2O 通量进行了测定 在夏天和秋天观测前的1 2周 148和109k g N h m -2肥料被分别施入夏玉米田和冬小麦田 实验表明 空气动力学法与波文比 能量平衡法测定的N 2O 通量在冬小麦田较为接近 在夏玉米田则相差较大 夏玉米冠层上方温湿梯度的细微变化可导致能量平衡法计算的N 2O 通量发生较大离散 从而与空气动力学法的计算结果产生较大偏差 观测期间 微气象法和密闭箱法测定的农田N 2O 日平均通量在夏玉米田分别为18 37和8 5n g N m -2 s -1 在冬小麦田分别为43 21和6 1n g N m -2 s -1 微气象法测定的农田N 2O 通量高于密闭箱法的观测值 由此推测作物冠层可释放N 2O 其机制可能是土壤中生成的N 2O 被作物的蒸腾液流输送到大气中 微气象法和密闭箱法测定的N 2O 通量间的差异在冬小麦田大于夏玉米田 表明冬小麦释放N 2O 的量大于夏玉米 这可能是冬小麦根系分布较夏玉米深的缘故 采用密闭箱法观测时 箱内气温发生变化 半小时内最高可增加10 因地温变化小 其对土壤中N 2O 的生成并无显著影响 由于密闭箱法观测忽略或低估了植物释放的N 2O 且箱内的边界层阻力可能高于箱外 其测定的地表N 2O 通量偏小关键词!N 2O 通量 空气动力学方法 波文比 能量平衡法 密闭箱法 冬小麦 夏玉米 边界层阻力中图分类号!P402 S 15文献标识码!A 文章编号!10052321 2002 02037709收稿日期!20011206 修订日期!20011211基金项目!国家自然科学基金资助项目 49671018 中国科学院地理科学与资源研究所资助项目 CX I OG -C 00-03 德国马普大气化学研究所资助项目作者简介!李俊 1969 男 硕士 副研究员 主要从事农田生态与温室气体方面的研究0引言氧化亚氮 N 2O 由于它对平流层O 3的破坏作用及其对温室效应的贡献 越来越引起人们的关注 现今大气中N 2O 的浓度为320nL L 并以每年大约0.25%的速率增长 大气中的N 2O 主要来自土壤中微生物的硝化 反硝化作用 此外海洋 工业生产 生物质燃烧和反刍动物也是N 2O 的源 N 2O 的汇主要是在于平流层的光解作用 在全球大气N 2O 平衡的研究中 估算的N 2O 源不足以解释大气中N 2O 浓度的持续增加 其间相差1.5T g N a -1 1约占已知N 2O 源的1 10 这表明还有些N 2O 源未被发现 或者是对已知源的强度估计过低了 尽管如此 可以肯定的是 大气中N 2O 浓度的增加是人类活动导致其源大于汇的结果 为了用有限的农业土地生产更多的食物 不可避免地导致氮肥的大量施用 这使得耕作土壤成为N 2O 最大的人为源 确定农业活动对大气N 2O 的贡献显得至关重要以往对地表N 2O 通量的测定几乎都采用密闭箱法 密闭箱法简单易行 非常适合于不同作物品种 不同施肥灌溉处理的田间小区观测 并且 密闭箱法 气相色谱法自动观测系统已成功地实现了全天候连续观测 这是目前评价N 2O 通量时间变异性的最有效的观测方法 2不过 由于密闭箱对测量环境会产生人为影响 它所测出的N 2O 通量可能比未覆盖箱子的同一块地的N 2O 通量偏小 3此外土壤排放N 2O 高度的时空变异性也限制了其测定结果的代表性受仪器测量精度的限制 以往尝试用微气象法测定地表N 2O 通量 结果并不理想 4 5近十年来随着气相色谱仪 GC 分析精度的提高 特别是一些精度更高 响应速度更快的分析仪器 如可调二极管378李俊于沪宁于强等地学前缘（E art h S cience F rontiers）2002，9（2）激光痕量气体分析系统TDLAS傅利叶变换红外分析仪FT I R的出现涡度相关法空气动力学技术和波文比能量平衡法等微气象学方法被成功应用于地表N2O 通量的观测中612与此同时不同观测方法和仪器间的对比实验也在草地和农田展开1216王庚辰17对各种微气象法及箱法在陆地生态系统温室气体通量观测中的应用作了较为全面的评价本文在前人工作的基础上采用空气动力学技术波文比能量平衡法及密闭箱法结合气相色谱分析对农田N2O 通量进行了测定并分析了不同方法间观测结果差异的原因1实验条件与方法1.1实验地点概况实验在中国科学院栾城农业生态系统试验站37 53'N114 41'E海拔50.1m进行该站位于太行山前平原属暖温带半湿润季风气候试验地为大片均匀的冬小麦夏玉米轮作田面积20h m2土壤为轻壤土属褐土类灰黄土种土壤有机质含量为1213g k g全氮量为0.78g k g p H8.5 1995年7月21日在夏玉米田施尿素148k g Nh m-2施肥后第二天灌水60mm同年10月2日在冬小麦田施尿素磷酸二铵109k g Nh m-2底肥翻入土中1.2实验方法在同一地块同时采用密闭箱法和微气象法测定N2O通量1.2.1密闭箱法观测观测箱由有机玻璃制成外贴蓝色半透明塑料膜长宽高为52.5c m>47.5c m>30c m底面积0.25m2壁厚0.8c m由德国马普大气化学所提供在玉米田行距60c m箱子扣在玉米行间的土壤上在冬小麦苗期田间行距只有1520c m拔去麦苗箱子只罩住土壤当冬小麦长高后换成透明聚乙烯塑料薄膜制成的观测箱大小为48.5c m >47.5c m>74c m底面积0.23m2观测时箱壁插入土壤78c m将土壤和冬小麦一起罩在里面箱盖上插有水银温度计箱内正中置一微型电扇直径6c m功率12W距地表15c m观测时风扇转动将箱内空气搅拌均匀白天每2h观测1次晚上每4h观测1次分别在盖箱后0102030m i n 用微型气泵德国制造抽取箱内空气到1L镀铝薄膜软袋内同时读取箱内气温用地温表测定0 20c m处的土壤温度气压由气象站内的水银气压表测定1.2.2微气象梯度观测小气候梯度观测和气体采样架位于大片均匀农田的中心温湿梯度的测定采用中国科学院地理研究所研制的波文比观测系统净辐射由澳大利亚CN-1型辐射平衡表测定温湿风观测高度在夏玉米田为作物冠层上方0.5m和1.6m在冬小麦田为作物冠层上方0.5m和2m辐射观测高度为冠层上方1.5m在观测架附近株间和行间土表下2c m处各埋一块土壤热流板测定土壤热通量上述仪器均与澳大利亚DT100型数据采集器相连数据实现昼夜连续自动采集每隔15s测量一次每5 m i n输出一组平均值所有仪器均经严格的标定对温湿度传感器还定期进行平行比较以确保数据的可靠性在野外条件下温度传感器的精度可达0.05数字式三杯风速表的启动风速为0.25m s-1精度为0.1m s-1观测期间风浪区的长度在200m以上较好地满足了微气象梯度观测的要求气体样品白天每隔2h采集一次夜间每隔4h 采集一次由双通道微型气泵德国制造将两个高度上的空气抽入镀铝膜软袋内用流量计控制气流速度观测期间定期查气路以保证其气密性1.2.3气相色谱分析采集到的气体样品被很快送入实验室由HP5890增强型气相色谱仪测定样品中的N2O浓度该仪器配备63N-ECD检测器不锈钢柱为18英寸>6英尺内装p ora p ak;80100目A r-5%CH4作载气柱温90检测器温度330标准气体N2O浓度为315nL L由德国马普大气化学所提供稀释气体为人造合成空气在250 1000nL L的N2O浓度范围内仪器具有良好的线性气相色谱分析采用外标法样品中的N2O浓度至少重复测定两次之前之后各测一次标准气体中的N2O浓度N2O浓度的分析误差为标准气体和气体样品两者分析误差之和采用微气象法测定N2O通量时如两高度间的N2O浓度差大于二者N2O浓度分析误差之和则视为有效浓度差反之则浓度差近似为0无法测出N2O通量李俊 于沪宁 于强 等/地学前缘（E art h S cience F rontiers ）2002，9（2）3791.3通量计算方法1.3.1密闭箱法密闭箱法测定土壤N 2O 通量的计算公式如下:F c =h c C I-C 0I(1>其中F c 为箱法测定的N 2O 通量(g -m -2-s -1>;h c 为箱子高度(m > 为N 2O 的质量密度(g -m -3> C 0和C I 分别是覆盖时间为0与I 时的箱内N 2O 浓度(nL /L >现行的通量计算方法是采用公式(1> 通过箱内N 2O 浓度线性变化以确定其通量 由于N 2O 的质量密度 实际上是随温度和气压的变化而变化的 所以须用理想气体状态方程对(1>式加以修正 18 19I 得到下列公式:F c =h cM 1p a C RT c a I(2>其中p 为气压(Pa > T c 为箱内气温(K > R 为普适气体常数(8.3144Pa -m 3-m o1-1-K -1> M 1为N 2O 的摩尔质量(44.016g -m o1-1> C 为箱内N 2O 浓度(nL /L > I 为扣箱后时间(s > 1.3.2空气动力学方法在近地层大气中 能量.物质的输送受风速.温度和气体浓度等的垂直梯度大小的制约 根据空气动力学理论 在近地层空气动力学粗糙表面上 N 2O 通量(F a >可由下式计算 6 20I:F a =- a a 2(Z - >2a a Z a C 1a Z a 1a m( m 1>-1(3>其中 a 是空气密度(g -m -3> a 是卡曼常数(0.42> Z 是观测高度(m > 是零平面位移(m > C 1为N 2O 的质量混合比(n g /g > a m .a 1分别是动量和N 2O 交换系数; m 和 1分别为动量和N 2O 交换的稳定度订正函数 稳定度订正函数的计算采用P r uitt 等 21I的模式: 1= m =(1-16R i >-13当R i ＜0 1= m =(1 16Ri >13当R i ＞：’L 0(4>在近地层中 理查逊数R i 被定义为:R i =g a a Z (a a Z>-2(5>其中 为位温(K > g 为重力加速度1.3.3波文比/能量平衡法波文比/能量平衡法作为一种成熟的微气象方法被广泛应用于水.热通量及CO 2等气体通量的测定 近年来它又被用于地表N 2O 通量的实验观测中 10 11I D en m ead 22I 根据能量平衡原理和近地层相似理论得到地表N 2O 通量(F b >的计算公式:F b =R 1-G C p ( 1>a C 1a T e(6>式中R 1是净辐射(W -m -2> G 是土壤热通量(W -m -2> C p 是定压比热 是水汽平均密度与干空气平均密度之比 T e 为有效温度(K > 可由下式计算:T e =C p W 1(7>式中 是汽化潜热 W 是水汽的质量混合比在很干燥的条件下 波文比值很大的正值 或在能量平流较强时 波文比为负 采用能量平衡法计算的通量误差较大 23I实际观测中对此类计算结果均予以去除2结果与讨论2.1空气动力学方法与波文比!能量平衡法比较采用空气动力学方法与波文比/能量平衡法测定的N 2O 日平均通量 在夏玉米田相差较大 分别为(18 37>和(-4 85>n g N m 2-s -1;在抽穗灌浆期的冬小麦田则较为接近 分别为(33 19>和(256>n g N m 2-s -1 在冬小麦苗期的实验中 由于只有一层风速数据 无法用空气动力学法计算通量 采用波文比/能量平衡法测定的苗期冬小麦田N 2O通量为(57 21>n g N m 2-s -1;大于其在抽穗灌浆期的值(表1> 由于在夏玉米田采用波文比/能量平衡法测出了许多负的N 2O 通量(向上为正> 使其平均值偏小 这些向下的通量并不表明土壤吸收N 2O 因为同时采用密闭箱法测出的土壤N 2O 通量均为正 在进行微气象梯度观测时 由于N 2O 通量测定的平均时间为10m i n 导致其通量值的较大波动 负值的出现是N 2O 通量波动的表现 将通量观测的平均时间延长为30m i n 或更长可平滑掉一些N 2O 通量的极端值 使其波动减小 在夏玉米田观测到的N 2O 通量的波动要大于在冬小麦田观测的值(表1 图1> 这可能是由于夏天气温和地温波动大于春天和秋天的缘故 波文比/能量平衡法计算的通量的波动范围要大于空气动力学法计算的值(表1 图1> 有植被覆盖的粗糙表面或较弱的能量平流可能会引起下垫面上的温湿梯度的细微变化 这些微小变化对波文比和理查逊数(Ri >影响较小 但对有效温度梯度(a T e >的影响显著 从而导致能量平衡法计算的N 2O 通量在数值上380李俊于沪宁于强等/地学前缘（E art h S cience F rontiers）2002，9（2）表1微气象法和密闭箱法测定的农田N2O 通量比较T ab1e1C o m p arison bet W een N2Of1uXes m easured b y m icro m eteoro1o g ica1and cha m ber m et hods i n a cro p fie1d观测地点日期F aX n g N m2-s-1XF bX n g N m2-s-1XF cX n g N m2-s-1XF a/F cF b/F cd T c/d IX-h-1XT s5X X夏玉米田1995073070125-744221225.7-6.13.83.326.91.0 19950731-1546-20167122-1.3-1.85.35.726.31.2 199508201919111918545.433.63.43.523.61.6 19950821-117-411593-0.3-12.21.91.123.70.7平均1837-485852.4-0.541252冬小麦田199510184340726.04.66.616.22.8 1995101972437110.43.65.015.63.6平均572178.14116冬小麦田1996050946392959519.35.96.76.415.31.2 1996051020402014414.54.65.26.514.10.9平均331925657.05.361151注:F a~F b和F c分别为空气动力学法~波文比/能量平衡法和密闭箱法测定的N2O通量X n g N m2-s-1X;d T c/d I是扣箱期间箱内气温平均变化率;T s5是5c m处地温0图1采用空气动力学技术(a b c>~波文比/能量平衡法(d e f g>和密闭箱法(h i k>测定的农田N2O 通量F i g.1N2O f1uXes m easured b y aerod y na m ic(a b c>BREB(d e f g>and c1ose cha mber m et hods(h i k>i n a cro p fie1d离散较大X公式6~7X0冬小麦田下垫面粗糙度小波文比/能量平衡法计算结果较为稳定0空气动力学方法通过风速和气体浓度的梯度计算痕量气体的通量X公式3X温湿梯度的微弱变化对计算结果影响较小0不过不同的稳定度订正函数对空气动力学方法计算的结果影响很大在实际计算中应根据当地气候条件及下垫面状况选择适宜的稳定度订正模式李俊于沪宁于强等地学前缘（E art h S cience F rontiers）2002，9（2）3812.2微气象法与密闭箱法比较在夏玉米田苗期和灌浆前期的冬小麦田采用密闭箱法测定的N2O通量为8 57和5n g N m-2s-1表1同时采用微气象法测定的N2O通量F m高于密闭箱法的测定值F c在夏玉米田苗期和灌浆前期的冬小麦田测定的Fm F c分别为2.48.1和6.2表1在夏玉米田由于波文比能量平衡法计算结果波动较大Fm为空气动力学法的计算值在苗期冬小麦田Fm为波文比能量平衡法的计算值在苗期冬小麦田空气动力学法与波文比能量平衡法的计算结果相近Fm为二者平均从已经发表的同类实验看在草地和农田测定的Fm F c 变化在0.258.061316本文结果基本在其范围之内在夏玉米田和苗期的冬小麦田箱子只扣住了土壤而微气象法测定的是来自整个下垫面包括土壤和植物的N2O 通量Fm与Fc间的差距似乎预示着植物在地表N2O 排放中的作用微气象法测定的N2O 通量代表了大片农田的平均状况而箱法直接测定的面积很小在本实验中仅为0.25m2Fo1or unso和Ro1st on24发现用箱法测得N2O 通量的变异系数高达282%379%为克服空间变异性的问题须在被测点作多点重复测量以平均值作为这一地区的代表本实验中采用密闭箱法在田间进行了多次昼夜连续观测每次都随机选点其测定结果的平均值可代表田间N2O 排放的平均状况2.3密闭箱对测量环境的影响2.3.1箱内气温和地温实验中采用的箱子由透明有机玻璃或聚乙烯塑料薄膜制成它对太阳短波辐射的透过率较高对箱内空气和被罩表面的长波辐射则有较强的阻挡作用能量平衡的改变导致箱内空气和土壤温度变化使箱子变成一个小温室在田间多数情况下罩箱使箱内气温升高其平均变化率为正表1图2箱内气温平均变化率晴天大于阴天白天大于夜间其峰值出现在午后半小时内箱内气温最高可增加10图2傍晚或阴雨天当外界气温下降时箱内气温也逐渐下降其平均变化率为负同箱内气温相比被罩表面地温变化则很小M att hi as等25认为扣箱20m i n后箱子对被罩地表下2c m处地温的扰动不超过1Christensen 等14的实验表明箱子密闭1h后在胡萝卜地和麦茬地箱内地表下5c m处地温分别比箱外高出了图2扣箱期间箱内气温平均变化率F i g.2Chan g i n g rates of air te m p erat ure i nsi de t hecha mber duri n g c1osure p eri ods0.6和0.2在本实验中5c m处地温日较差最大值与最小值之差在夏玉米田为2.211.4在冬小麦田为1013.2表1扣箱对地温的改变与地温的日变化相比微乎其微箱内气温和地温变化对土壤中N2O的生成并无显著影响M att hi as等25对比了不同材料的箱子箱内温度的差异发现罩箱20m i n后有机玻璃箱内气温升高很快金属箱次之绝热箱内温度基本不变杜睿等26采用包有不透光反射膜的暗箱发现1h内箱内外温差不超过3在提高气相色谱分析精度的基础上缩短测量时间也可减少箱内外温度的差别2.3.2植物排放N2O及扣箱对其的影响M osi er等27发现当淹水稻田的土壤排气不畅时N2O可通过水稻植株的通气组织向大气扩散Chan g等28通过实验证实土壤中生成的N2O可通过大麦植株上升的蒸腾液流被输送到大气中并推测其他植物也可能有此现象本文中微气象法测定的农田N2O通量高于密闭箱法的观测值由此推测冬小麦和夏玉米冠层可释放N2O将植物罩入暗箱内光合作用停止通过蒸腾作用释放N2O的过程也停滞下来即便使用明箱植物继续进行光合作用由于箱内气温和湿度升高很快蒸腾量降低由蒸腾液流输送的N2O也将大大382李俊于沪宁于强等地学前缘（E art h S cience F rontiers）2002，9（2）减少与小麦不同豆类植物叶片在硝酸还原酶的作用过程中可产生N2O2930Leuni n g 等16在牧场将紫花苜蓿罩入暗箱内可能使这一过程受到阻碍从而使密闭箱法测定的N2O 通量低于微气象法观测的结果无论明箱还是暗箱都将低估植物排放的N2O 但如果不把植物包含在箱内就将忽略通过植物释放的N2O 在有植被覆盖的地表采用密闭箱法测定的N2O 通量可能偏低本实验中在冬小麦田测定的Fm F c 大于在玉米田的观测值表1表明冬小麦冠层释放N2O 的量大于夏玉米冠层的释放量冬小麦蒸腾速率与夏玉米相当但由于冬小麦的须根系分布较夏玉米直根系要深它可以把更多深层土壤产生的N2O 通过蒸腾液流输送到大气中Christensen等14发现在麦茬地N2O 主要生成于75105c m深处的土层中由于我们在农田通常采用大水漫灌很多养分NO-3被淋溶到深层土壤在那里微生物的反硝化作用可能还较活跃本实验中的农田为轻壤土通气性不如砂土深层土壤中生成的N2O 在向地表传输时很多又被反硝化作用进一步还原成N2当土壤含水量较高时更是如此因此可能相当一部分N2O是通过植物释放到大气中的本研究提供了植物冠层在自然状态下释放N2O 的间接证据植物释放的N2O 可能就是多年来一直困惑人们的丢失的N2O 源2.3.3土壤大气界面的边界层阻力在靠近土壤表面几厘米的空气层中有一种称之为微边界层的浅薄层在那里分子扩散超过了湍流输送31根据F ick扩散定律微层中N2O 的通量Fs可表述为F s=1d a Ca Z8式中d为分子扩散阻力a C为表层土壤孔隙与微层空气中N2O 的浓度差a Z为高度差在微边界层以上湍流输送超过了分子扩散其阻力比分子扩散阻力要小好几个量级31N2O 湍流输送的平均通量可由公式3描述扣箱破坏了被测表面上空气的自然湍流状态明显改变了地面与大气间的气体交换与自由表面不同箱子使被罩表面的微边界层增至几十厘米箱子高度箱内的边界层阻力分子扩散阻力比箱外同高度的边界层阻力湍流输送阻力要大箱子越高大得越多箱子增高后a Z增大a C则变化不大N2O通量变小此外在土壤表面由湍流运动引起的气压波动可能对土壤孔隙中的气流产生影响3233扣箱可能减少或改变了箱内气压波动对表层土壤的一种泵送作用p u m p i n g acti on从而使土壤N2O通量的测定结果偏低34以上分析没有考虑箱内风扇的作用在实际观测中风扇的转动将箱内气体混合均匀可减少土壤大气界面N2O的边界层阻力但同时也使箱内气流状况变得复杂并与箱外自由表面上空气的湍流运动迥然不同不同功率的电扇不同的送风方向对箱内气流状况的影响是不同的其对N2O排放的影响需要更精细的实验加以确定3结论综上所述我们得出以下结论1空气动力学方法与波文比能量平衡法的计算结果在冬小麦田较为接近在夏玉米田则相差较大夏玉米冠层上方温湿梯度的细微变化可导致能量平衡法计算的N2O通量发生较大离散从而与空气动力学方法的计算结果产生较大偏差2观测期间微气象法和密闭箱法测定的农田N2O日平均通量在夏玉米田分别为1837和8 5n g N m-2s-1在冬小麦田分别为4321和61n g N m-2s-1在夏玉米田和冬小麦田微气象法测定的N2O通量分别为密闭箱法测定值的2.4和7倍3微气象法测定的农田N2O通量高于密闭箱法的观测值由此推测作物冠层可释放N2O其机制可能是土壤中生成的N2O被作物的蒸腾液流输送到大气中微气象法和密闭箱法测定的N2O通量间的差异在冬小麦田大于夏玉米田表明冬小麦释放N2O的量大于夏玉米这可能是冬小麦根系分布较夏玉米深的缘故4采用密闭箱法观测时箱内气温发生变化半小时内最高可增加10因地温变化小其对土壤中N2O的生成并无显著影响由于密闭箱法观测忽略或低估了植物释放的N2O且箱内的边界层阻力可能高于箱外其测定的地表N2O通量偏小密闭箱法自身的缺陷限制了其结果的准确性和代表性不过由于密闭箱法简单易行它在土壤N2O排放的小区对比观测中仍将发挥着不可替代的李俊于沪宁于强等地学前缘（E art h S cience F rontiers）2002，9（2）383作用用微气象法测定N2O 通量时应采用高精度和快速响应的气体分析仪器如TDLAS和FT I R以提高N2O 浓度和通量观测的精度和效率在各种微气象方法中涡度相关法是通过直接测量温度风速和气体浓度的脉动来确定其能量物质通量的其测定N2O 通量的结果将成为其他微气象方法观测的标准目前有关植物排放N2O 的观测几乎都是在室内控制条件下进行的应在野外自然条件下开展对植物冠层释放N2O 的直接观测并深入研究其释放机制确定其量值以期最终解决丢失的N2O 源的问题在实验及论文撰写过程中得到我的同事及师长董云社!房金福!胡朝炳!曾江海!王天铎!项月琴!孙晓敏研究员以及刘苏峡!张国梁副研究员的热情帮助"特此致谢#谨以此文悼念已故恩师张翼研究员#R eferences!参考文献"#1I PCC.Radiati ve f orci n g of c1i m ate chan g e and an eva1uati on of t he I PCAC IS92e m issi on scenari o A.HOUGHTON J T.C li m aIe Cha1g e M.C a m bri d g e UK C a m bri d g e Uni versit yPress1994.2BRUMM E R BEESE F.E ff ect of1i m i n g and nitro g en f erti1i-Zati on on e m issi ons of CO2and N2O f ro m a te m p erate f orestJ.J G eO p h S s R es199********-12858.3MO S I ER A R HE I NE M EYER O.Current m et hods used t o esti m ate N2O and N2e m issi ons f ro m fie1d so i1s A.GOL-TER MAR I H L.D e1iI i f icaIiO1i1Ihe N iI O g e1C S cle M.1985.79-99.4LE MON E R.C riti]ue of S o i1and ot her source of nitrous oXi de nitrous oXi de N2O eXchan g e i n t he environ m entA.V o1.1.N iI O g e1B ehaUiO i1F iel SOil M.Ne WY or k A cade m ic Press1978.5HUTCH I NSON G L MO S I ER A R.N itrous oXi de e m is-si ons f ro m an irri g ated corn-fie1d J.S cie1ce19792051225-1226.6HARGREAVES K J SK I BA U FOW LER D et a1.M eas-ure m ent of nitrous oXi de e m issi on f ro mf erti1iZed g rass1and u-si n g m icro m eteoro1o g ica1techni]ues J.J G eO p h S s R es199499D816569-16574.7HARGREAVES K J W I ENHOLD F G KLE M EDT SSON L et a1.M easure m ent of nitrous oXi de e m issi on f ro m a g ricu1-t ura11and usi n g m icro m eteoro1o g ica1m et hods J.A I m Os-p he ic E1Ui O1m e1I19963010111563-1571.8W I ENHOLD F G FRAHM H HARR IS G W.M easure-m ents of N2Of1uXes f ro mf erti1iZed g rass1and usi n g a f ast re-s p onse t unab1e di ode1aser s p ectro m eter J.J G eO p h S s R es199499D816557-16567.9W I ENHOLD F G W ELL I NG M HARR IS G W.M icro m e-teoro1o g ica1m easure m ent and source re g i on ana1y sis of ni-trous oXi de f1uXes f ro m an a g ricu1t ura1so i1J.A I m Os p he icE1Ui O1m e1I199529172219-2227.10WAGNER-R I DDLE C THRTELL G W K I NG K M et a1.N itrous oXi de and carbon di oXi de f1uXes f ro ma bare so i1usi n ga m icro m eteoro1o g ica1a pp roach J.J E1Ui O1O al199625898-907.11L I J DONG Y YU H.M easure m ent of nitrous oXi de eX-chan g e on a cro p fie1d usi n g m icro m eteoro1o g ica1m et hod A.HOCEVAR H CREP I NSEK Z KA J FEZ-BOGATA J.B iO-m eIeO OlO gS P Ocee i1g s O f Ihe14Ih I1Ie 1aIiO1al C O1g essO f B iO m eIeO OlO gS C.T he Internati ona1S ociet y of B i o m e-teoro1o gy.L ub1ana1996.12S I M PSON I J EDWARDS G C THURTELL G W et a1.M icro m eteoro1o g ica1m easure m ents of m et hane and nitrous oXi de eXchan g e above a borea1as p en f orest J.J G eO p h S sR es W ashi n g t on DC1997102D2429331-29341.13SM I TH A K CLAYTON H ARAH J R M et a1.M i-cro m eteoro1o g ica1and cha m ber m et hod f or m easure m ent ofnitrous oXi de f1uXes bet W een so i1and t he at m os p here over-vie W and conc1usi ons J.J G eO p h S s R es199499D816541-16548.14CHR ISTENSEN S AM BUS P ARAH J R M et a1.N i-trous oXi de e m issi on f ro m an a g ricu1t ura1fie1d co m p arison bet W een m easure m ents b y f1uX cha m ber and m icro m eteoro-1o g ica1techni g ues J.A I m Os p he ic E1Ui O1m e1I O Xf ordEn g1and199630244183-4190.15LAV I LLE P J AM BERT C CELL I ER P et a1.N itrous oX-i de f1uXes f ro ma f erti1iZed m aiZe cro p usi n g m icro m eteoro1o g i-ca1and cha m ber m et hods J.A g ic lI al a1 FO esI M eIe-O OlO gS19999619-38.16LEUN I NG R DENM EAD O T GR I FF I TH D W T et a1.A ssessi1gB iO g e1ic SO ces a1 S i1as O f G ee1hO se G ases aIT h ee I1Ie li1ai1g S cales M.C anberra CS I RO LandW ater1997.17WANG G en g chen.A V ie W on m easure m ent m et hods f org reenhouse g ases e m issi on f ro m terrestria1ecos y ste m J.C li m aIic a1 E1Ui O1m e1Ial R esea ch199723251-263i n Chi nese.王庚辰.陆地生态系统温室气体排放吸收测量方法简评J.气候与环境研究199723251-263.18KHAL I L M A K RASMUSSEN R A FRENCH J R J et a1.T he Inf1uence of ter m ites on at m os p heric trace g asesCH4CO2CHC13N2O CO H2and1i g ht h y drocarbonsJ.J G eO p h S s R es199095D43619-3634.19SANHUEZA H.N2O and NO e m issi ons f ro m so i1s of t he nort hern p art of t he G ua y ana Shie1d V eneZue1a J.J G eO-p h S s R es199295D1322481-22488.。
生物炭在农业上的研究进展廖依丹;贺秋华【摘要】近年来,随着亚马逊黑土增产作用的出现,对于生物炭的研究不断深入,发现其良好的理化性质可作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂,开始成为农业领域的研究热点.生物炭农用是碳减排的过程,将废弃生物质生产成生物炭,不仅解决了废弃生物质问题,而且给农业生产带来显著效果.通过国内外有关研究成果的综合分析,重点阐述了生物炭对土壤性质和作物生长的影响.%In recent years,with the emergence of increace production on black earth in Amazonian,the investigation on biochar has been deepened,and it has been found that its good physical and chemical properties could be used as soil amendment,slow-release carrier for fertilizer and carbon sequestrating agent,and it became a hotspot in agricultural field.Agricultural utilization of biochar can reduce carbon emissions,the abandoned biomass was made into biochar,not onty solve the problem of waste biomass,but also produce a significant effect of agricultural production.Through the comprehensive analysis of the research results at home and abroad,effect characteristics of biochar on soil properly and corp growth were mainly discussed.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2017(045)034【总页数】3页(P112-113,125)【关键词】生物炭;废弃生物质;农用;作物生长【作者】廖依丹;贺秋华【作者单位】南华大学,湖南衡阳421000;南华大学,湖南衡阳421000【正文语种】中文【中图分类】S154.2生物质是指所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。
个人简介方华军，男，1978年9月出生，博士。
2000年在安徽师范大学国土资源与旅游学院获地理学学士学位。
2005年在中国科学院东北地理与农业生态研究所获环境科学博士学位。
2005年6月进入中国科学院地理科学与资源研究所生物学博士后流动站。
2007年9月留所生态系统观测与模拟重点实验室工作。
2010年1月～2011年1月在美国Oklahoma大学植物与微生物学系做普通访问学者。
主要研究方向为碳氮耦合循环与稳定性同位素生态学。
已发表论文51篇，SCI论文14篇，参写专著3部。
其中，以第一作者和通讯作者发表论文25篇，SCI论文7篇。
获得荣誉：2004年荣获中国科学院刘永龄奖学金优秀奖；2005年荣获中国科学院东北地理与农业生态研究所“优秀博士论文奖”；2006年获中国博士后基金二等奖。
率先在青藏高原海北实验站构建了高频率、多形态、低剂量的氮沉降模拟控制试验。
主持课题：主持国家自然科学基金（2项）、中国博士后科学基金、所青年人才基金、生态网络重点实验室开放基金，承担国家重点基础研究发展计划（973）专题（2项）和国家科技支撑计划专题等项目。
近期发表与本研究相关的论文(#为通讯作者):1)Fang Huajun, Yu Guirui#, Cheng Shulan, et al. 2010. Nitrogen-15 signals of leaf-litter-soil continuum as a possible indicator of ecosystem nitrogen saturation byforest succession and N loads. Biogeochemistry, 98: 1-13. DOI 10.1007/s10533-010-9438-12)Fang Huajun, Yu Guirui#, Cheng Shulan, et al. 2010. Effects of multiple environmental factors on CO2 emission and CH4 uptake from old-growth forest soils. Biogeosciences, 7: 395–4073)Fang Huajun#, Yu Guirui, Cheng Shulan, et al. 2009. 13C abundance,water-soluble and microbial biomass carbon as potential indicators of soil organic carbon dynamics in subtropical forests at different successional stages and subject to different nitrogen loads. Plant and soil, 320: 243–2544)Fang Huajun#, Cheng Shulan, Zhang Xiaoping, et al. 2006. Impact of soil redistribution in a sloping landscape on carbon sequestration in Northeast China. Land Degradation & Development,17: 89–965)Fang Huajun#, Yang Xueming, Zhang Xiaoping, et al. 2006. Using 137Cs Tracer Technique to Evaluate Soil Erosion and Deposition of a Black Soil in Northeast China. Pedosphere, 16(2): 201–2096)Cheng Shulan, Fang Huajun#, Zhu Tianhong, et al. 2010. Effects of soil erosion and deposition on soil organic carbon dynamics at a sloping field in Black Soil region,Northeast China. Soil Science and Plant Nutrition, 56：doi:10.1111/j.1747-0765.2010.00492.x7)Cheng Shulan, Fang Huajun#, Yu Guirui, et al. 2010, Foliar and soil 15N natural abundances provide field evidence on nitrogen dynamics in temperate and boreal forest ecosystems. Plant and Soil, DOI 10.1007/s11104-010-0524-x8)Yu Guirui#, Fang Huajun, Gao Lupeng, et al. 2006. Soil organic carbon budget and fertility variation of black soils in Northeast China.Ecological Research, 21: 855–8679)Zhang Xiaoping, Fang Huajun,Yang Xueming#. 2005. No till and handed hoeing impacts on carbon dioxide emissions from a black soil in Northeast China. Communications in soil science and plant analysis. 36:1041–104510)Yang Xueming#, Zhang Xiaoping, Fang Huajun, et al. 2003. Long–term effectsof fertilization on soil organic carbon changes in Northeast China：Roth-C modelsimulations. Environmental Management, 32(4):459–465.11)Yang Xueming#, Zhang Xiaoping, Fang Huajun. 2003. Black soil degradation under rainfall erosion in Jilin, China. Land Degradation & Development, 14:409–420 12)Liang Aizhen, Zhang Xiaoping, Fang Huajun, et al. 2007. Short-term effects of tillage practices on soil organic carbon for a clay loam soil in Northeast China. Pedosphere,17(5): 619–62313)Bai Junhong#, Deng Wei, Fang Huajun, et al. 2002. Spatial Variation of Pb inthe Soil plant System of Vertical Zone in Changbai Mountain National Nature Reserve. Journal of Environmental Sciences, 14(3):325–329.14)Huang Dapeng#, Liu Chuang, Fang Huajun, et al. 2008. Assessment of Waterlogging Risk in Lixiahe Region of Jiangsu Province Based on A VHRR and MODIS Image. Chinese Geographical Science, 18(2): 178-183.15)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍，申艳．2007．土壤侵蚀和沉积对土壤结构性有机碳累积与损耗过程的影响. 土壤学报，44（3）：467–47416)方华军#，于贵瑞，程淑兰. 2007．森林土壤碳、氮淋失过程及其形成机制研究进展. 地理科学进展，26(3)：29–3717) 方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2005．利用燃煤飞灰作为时间标记物评价坡耕地黑土侵蚀物质和有机碳的再分配．土壤学报，42（1）：16–23 18) 方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2005．耕地黑土剖面有机碳的分布和δ13C 值研究．土壤学报，42（6）：957–96419)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2006．利用CENTURY模型模拟耕作与水蚀影响下坡耕地土壤有机碳动态. 土壤学报，43（5）：730–73520)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2005．坡耕地黑土有机碳时空分布特征及土壤碳损失量的计算．中国环境科学，25：81–8421)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2005．137Cs示踪技术研究坡耕地黑土侵蚀和沉积特征．生态学报，25（6）：1376–138222)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2006．东北黑土区坡耕地表层土壤颗粒有机碳和团聚体结合碳的空间分布.生态学报，26（9）：2847–285423)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2005．利用137Cs技术研究黑土坡耕地土壤再分布特征．应用生态学报，16（3）：464–46824)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2005．坡耕地黑土有机碳时空分布特征及其迁移累积平衡．核农学报，19（3）：202–20725)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2006．坡耕地黑土有机碳和全氮的迁移与累积平衡. 核农学报，20（1）：68–7326)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2006．坡耕地黑土活性有机碳空间分布及生物有效性. 水土保持学报，20（2）：59–6327)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2005．坡耕地黑土有机碳空间异质性和格局研究．水土保持通报，25（3）：24–3128)方华军#，杨学明，张晓平．2003．东北黑土有机碳储量及其对大气CO2的贡献．水土保持学报，17（3）：9–1229)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2004．土壤侵蚀对农田中土壤有机碳的影响．地理科学进展，23（2）：77–8730)方华军#，杨学明，张晓平，梁爱珍．2005．坡耕地黑土有机碳空间异质性和格局研究．水土保持通报，25（3）：24–3131)方华军#，杨学明，张晓平．2003．人类胁迫对松嫩平原土壤盐渍化的灰色关联分析．干旱区资源与环境，17（2）：65–7032)方华军#，杨学明，张晓平．2003．农田土壤有机碳动态研究进展．土壤通报，34（6）：562–568。
间作对土壤水热㊃温室气体排放及作物的影响综述杨沛文,柴红敏,刘小梦,李昱儒,张又天,张镇企,陈可莹,李陆生∗㊀(华北水利水电大学,河南郑州450046)摘要㊀为了因地制宜地选择种植模式,充分利用水土资源㊁保护粮食安全㊁减少农田温室气体排放和促进我国绿色农业可持续发展,归纳了国内外关于间作系统的耗水量㊁土壤蒸发㊁土壤温度㊁温室气体排放㊁间作种间关系的影响因素及其对作物的影响㊂结果表明,间作模式的耗水量主要受环境因素与作物类型的影响,并且可以通过整合单作常用的水分调节措施减少耗水量,提高水分利用效率;间作具有双向调节土壤温度的功能;合理的间作模式可以改变田间小气候和土壤中微生物的生存环境,从而降低CO 2㊁N 2O 的排放,增加CH 4的吸收量;间作可以使水㊁肥在时空尺度上得到充分吸收,达到增加产量㊁改善品质的目的㊂关键词㊀间作;土壤水热;温室气体;种间关系;生长发育中图分类号㊀S 344.2㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀文章编号㊀0517-6611(2023)13-0008-06doi :10.3969/j.issn.0517-6611.2023.13.002㊀㊀㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(OSID):Review on the Effects of Intercropping on Soil Moisture and Heat ,Greenhouse Gas Emissions and CropsYANG Pei-wen ,CHAI Hong-min ,LIU Xiao-meng et al㊀(North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou,Henan 450046)Abstract ㊀The aims of this study are to select planting mode according to local conditions,make full use of water and soil resources,protect food security,reduce greenhouse gas emissions from farmland and promote sustainable development of green agriculture in China.The effects of intercropping on water consumption,soil evaporation,soil temperature,greenhouse gas emissions,factors affecting interspecific relationship of intercropping system and their effects on crops were reviewed both at home and abroad.The results show that the water consumption of inter-cropping mode is mainly affected by environmental factors and crop types.Water consumption can be reduced and water use efficiency can be improved by referring to common water regulation measures in monoculture.Intercropping has the function of bidirectional regulation of soil temperature ,and can change the field microclimate and the living environment of microorganisms in the soil,thus reducing the emission of CO 2,N 2O and CH 4.Intercropping can make water and fertilizer be fully absorbed in space-time scale to increase yield and improve quality.Key words ㊀Intercropping;Soil moisture and temperature;Greenhouse gas;Interspecific relationship;Growth and development作者简介㊀杨沛文(1998 ),男,河南新乡人,硕士研究生,研究方向:农业水资源高效利用㊂∗通信作者,讲师,博士,从事水土资源高效利用研究㊂收稿日期㊀2022-12-23㊀㊀当前,水资源短缺情况加剧㊁耕地面积日益缩减,使我国粮食安全问题面临严峻挑战,并且随着人口的增长以及对饲料㊁纤维和生物燃料的需求增加,预计到2050年粮食需求量会翻一番[1],供需关系不平衡使粮食安全问题更突出㊂温室效应也是当今重大的环境问题,会造成粮食减产和极端天气频繁等自然灾害,农业系统的温室气体排放在近十年增加了10.1%[2],并占全球温室气体总量的14.0%[3]㊂因此,面临资源与环境的多重挑战,需要选择一种高产高效且生态友好的农业发展方式来挖掘农业生产潜力,保障粮食安全,带动我国农业的绿色可持续发展㊂间作是提高农田生产能力㊁降低农业生产环境成本㊁推动我国绿色农业可持续发展的重要手段㊂其最早可追溯到西汉时期,在‘祀胜之书“中出现了有关瓜豆间作的记载㊂20世纪60年代,间作在我国得到了广泛推广,有粮饲间作㊁农林间作㊁林果间作㊁粮菜间作等多种类型,尤其玉米和豆科植物间作最为普遍[4]㊂间作的主要优势包括可以充分吸收利用土壤中的多余水分与养分[5],可以通过影响温室气体排放的关键因子来减少土壤温室气体的排放[6],可以充分利用光能㊁时间和空间资源来提高生产力[7]㊂所以发展间作对提高农业生产的经济效益㊁社会效益㊁环境效益㊁节约土地资源和保障粮食生产等具有重大现实意义㊂虽然国内外学者对间作条件下的土壤㊁作物与生态环境影响等方面做了较多研究,但缺乏系统的归纳应用于指导实践㊂因此,该研究综述间作系统的土壤水热㊁土壤温室气体排放以及作物生长发育特点,旨在为农业生产过程中选择合适的耕作方式,充分利用水土资源㊁降低温室气体排放㊁增加作物产量和改善作物品质,为我国绿色农业可持续发展提供参考㊂1㊀间作系统的土壤水热状况1.1㊀间作系统的耗水量㊀间作系统的耗水量主要受环境条件和作物类型的影响[8]㊂间作条带之间由于水分竞争,会存在大量水分运移[9],为了满足间作系统的高产,就需要足够的水分支撑,所以在水资源充足地区发展间作具有巨大潜力㊂了解间作系统耗水规律,将供水与作物耗水规律相结合可以有效降低间作群体耗水量,从而使水资源短缺地区的间作得以发展㊂当前对间作耗水量的研究主要集中在空间布局㊁灌溉制度㊁施肥制度㊁耕作方式和覆盖措施等方面[10]㊂减少耗水量的基础是合理的作物搭配与适当的灌溉施肥㊂从空间布局上看,徐鹏等[11]指出,间作耗水量随着棉花行数的增加和株距的减少显著增大,因为间作棉花可以充分利用土壤贮水,间作系统的耗水量比单作加权平均高9.5%㊂Wang 等[12]认为在小麦/玉米间作系统中,耗水量随着玉米种植密度的增加而减少,并指出玉米根长密度的增加,地下相互作用的增强,使得土壤蒸发降低,减少了无效耗水量;从灌溉制度上看,牛伊宁等[13]研究指出,玉米/豌豆间作系统降低10%灌水水平并没有对耗水量产生显著影响,适当降低灌水水平可以在不影响产量的情况下减少无效耗水量;从施肥制度上看,李倩倩等[14]通过小麦/玉米间作试验发现,氮肥的使用会显著增加作物的耗水量,李含婷等[15]指出减氮㊀㊀㊀安徽农业科学,J.Anhui Agric.Sci.2023,51(13):8-1325.0%施肥可以减少玉米/绿肥间作系统的整体耗水,这些研究表明可以通过施肥调节间作耗水量㊂也有研究认为间作系统的耗水量受氮肥影响不显著[16]㊂通过优化耕作方法和覆盖也可以减少耗水量㊂例如,在小麦/玉米间作中,小麦留茬收割并压倒覆盖与不留茬相比,耗水量减少了0.8%~6.3%[17]㊂垄作交替灌溉可使高㊁低灌溉水平的耗水量分别比传统灌溉降低5.3%㊁3.0%[18]㊂研究表明,通过整合单作中常用的水分调节措施,可以有效减少间作的耗水量㊂1.2㊀间作系统的土壤蒸发㊀土壤蒸发作为无效耗水量在农田总耗水中所占的比重较大㊂间作模式对土壤蒸发的影响较为复杂,其可以通过种间竞争和互补对土壤蒸发和土壤水分消耗的空间梯度产生影响㊂间作系统的土壤蒸发与单作相比,受到配对作物㊁种植空间与时间等多种因素的影响,明确影响间作土壤蒸发的关键因子,对减少无效耗水有重要的指导作用㊂柴强等[19]研究表明,间套作生育期较长,对于整个生育期土壤的总蒸发量大于单作,但是间作系统的日平均土壤蒸发量较低㊂刘浩等[20]指出,棵间土壤蒸发主要受表层土壤含水率和叶面积指数的影响,在返青前小麦/玉米间作和单作土壤蒸发差距不大,而返青后间作的土壤蒸发显著高于单作,因为单作小麦冠层覆盖率高,而间作的预留行裸漏导致无效的水分消耗㊂高阳等[21]通过玉米/大豆间作试验指出玉米条带对地面的覆盖度小于大豆,玉米ʒ大豆2ʒ3带型的土壤蒸发量大于1ʒ3带型㊂多年来,研究者提出了各种减少间作无效农田用水量的策略,通过优化灌溉水平㊁施肥方式㊁覆盖和耕作措施来减少土壤蒸发㊂交替灌溉可通过减少地表土壤含水率来减少土壤水分蒸发[18],氮肥后移有利于间作玉米在豌豆收获后的生长发育,增加地表覆盖度可使间作系统的土壤蒸发减少15%~30%[16],免耕和铺设地膜增加了土壤与大气之间水热交换的物理阻隔,阻断了交换途径从而降低土壤蒸发[22]㊂1.3㊀间作系统的土壤温度㊀土壤温度是植物生长的关键因素,也是评估间作功能的重要参数㊂适宜的土壤温度有助于土壤和大气之间的气体交换,增强土壤中的微生物和根系的活性,并且可以降低温室气体的排放[23]㊂土壤温度的变化不仅取决于大气温度的波动,还受到种植制度的影响㊂间作系统复杂的边界条件会影响其土壤温度的变化㊂间作可以抑制土壤温度的升高,在一些炎热的月份,间作叶面积指数较大的作物可以有效缓解高温胁迫对作物造成的损害㊂Ai等[24]进行了3年枣/棉间作试验,结果表明,与单作枣树相比,间作使枣树与棉花6月以后的土壤温度均下降㊂Nyawade等[25]研究认为,间作增加了地表覆盖率和土壤水分含量,提高了植物拦截辐射的能力,并显著降低了0~ 30cm土层的土壤温度㊂紫云英/油菜间作[26]和核桃/小麦间作[27]等也得到了间作在高温时段可以降低土壤温度的结论㊂间作也可以抑制土壤温度的降低,起到保温作用㊂Olasantan[28]研究得出,在间作系统中,低位作物阻碍了夜间土壤温度向高水平作物的消散㊂王来等[27]研究得出,核桃与小麦间作模式推迟了11月份土壤温度的下降,并指出是由于落叶覆盖地面起到了保温的作用,这种情况对冬小麦的生长有利㊂间作具有双向动态调节土壤温度的功能,因此间作的土壤温度稳定性显著高于单作㊂采取不同的间作模式,可以通过改变作物的冠层结构与生长情况使作物根系处于适宜的温度,促进作物生长㊂2㊀间作对温室气体排放的影响2.1㊀间作对CO2排放的影响㊀部分研究表明,间作可以降低CO2排放㊂从排放量上看,章莹等[29]指出,减量施氮处理下,甘蔗ʒ大豆1ʒ2间作CO2排放量较甘蔗单作显著降低35.58%㊂Wu等[30]通过小麦/板蓝根间作试验发现,间作处理的小麦生育期总CO2排放通量与小麦单作相比降低了29.3%㊂Qin等[31]通过3年的小麦/玉米间作和豌豆/玉米间作试验表明,2种间作模式的平均碳排放量分别比玉米单作降低32.0%和38.0%㊂从排放速率上看,曹永庆等[32]同时对3块试验田进行山稻/油茶间作试验发现,间作山稻使土壤呼吸速率比单作油茶分别降低54.6%㊁20.5%和13.8%,土壤呼吸受到抑制的关键原因是土壤含水率的下降㊂赵财等[33]测算对比了河西绿洲灌区不同种植模式下的土壤呼吸速率,指出不同间作模式下的土壤呼吸速率均小于单作玉米,其中小麦/玉米间作系统的土壤呼吸速率比玉米单作和小麦单作分别降低20.9%和26.3%㊂也有研究表明,间作并不会降低CO2的排放㊂常规施氮处理下甘蔗ʒ大豆1ʒ1间作模式与1ʒ2间作模式CO2排放总量较甘蔗单作CO2排放量均显著增加[29]㊂简忠领等[34]研究不同行距条件下玉米与白三叶草间作,认为土壤呼吸速率主要受行距的影响,受间作影响不显著㊂孟平等[35]对石榴/玉米间作试验发现,间作系统整个生育期的土壤呼吸速率平均值为3.0μmol/(m2㊃s),高于绿豆单作系统的平均值2.8μmol/(m2㊃s)㊂玉米/豇豆间作试验[36]和玉米/蚕豆间作试验[37]也得到了间作使CO2排放量增加的结论㊂综上,间作对土壤CO2的调控作用受作物种类㊁种植间距㊁施肥方式和试验时长的差异影响较大㊂对于间作是否具有减少CO2排放效果还存在争议㊂由于农业系统的稳定需要较长的时间,对农田CO2排放监控超过10年才能得出准确结论㊂2.2㊀间作对N2O排放的影响㊀农田土壤N2O排放量约占大气N2O排放总量的70.0%~90.0%[38]㊂氮肥的使用为土壤提供了充足的氮源,使N2O的排放量显著增加[39]㊂间作系统中,豆科植物的固氮作用可以为植物提供氮元素,所以研究者多研究包含豆科植物的间作系统对N2O排放的影响㊂间作豆科植物可以降低N2O的排放㊂Huang等[40]通过2年的间作试验得出,玉米与豆类间作可以有效降低N2O的排放量,其中玉米与大豆间作的减排幅度最大,2010与2011951卷13期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨沛文等㊀间作对土壤水热·温室气体排放及作物的影响综述年玉米/大豆间作的N2O排放量与玉米单作相比分别减少了25.5%与48.8%,并指出是由于间作使土壤含水量降低进而抑制了土壤N2O的排放㊂陈津赛等[41]研究发现,间作系统提高了土壤中的氮素吸收量,降低了土壤中微生物可利用的无机氮的含量,玉米/大豆间作的N2O排放量分别比单作玉米和单作大豆降低了36.7%和49.0%㊂但也有研究表明,间作并不会降低N2O的排放㊂Vachon[42]研究表明,玉米ʒ大豆1ʒ2和2ʒ3间作与单作系统土壤N2O累积排放量差异不显著㊂刘辉娟[43]指出,在整个生育期玉米/大豆间作的N2O排放量始终高于玉米单作,并且随着施氮量的增加,N2O排放量随之增大㊂甘蔗/大豆间作[29]和玉米/蚕豆间作试验[37]也得到了间作使N2O排放速率加快的结论,对比分析后发现,产生此结果的原因可能与取样方式方法㊁施肥方式㊁土壤性质㊁种植品种㊁种植比例以及不同地区气候不同有关㊂由此可见,N2O减排的主要原因是间作引起环境因子发生变化或者氮肥使用量的减少;增排的主要原因是间作环境在短时间内加快了土壤氮矿化速率㊂从长远来看,间作是否具有N2O增排效应还需对农田土壤长期监控㊂2.3㊀间作对CH4排放的影响㊀CH4的增温效果比CO2高28倍,在过去200年间,CH4的浓度持续增加[44]㊂甲烷的产生需要厌氧环境,因此旱作农田的CH4通常表现为吸收,研究表明每年旱地透气土壤可以吸收30t CH4[45]㊂增加旱作农田的吸收量,对环境保护有重要意义㊂间作可以促进土壤对CH4的吸收㊂尚小厦等[45]通过冬小麦/板蓝根间作试验得出,同等施肥条件下板蓝根/冬小麦间作比冬小麦单作CH4吸收量高34.0%,并推测是由于板蓝根的根系释放出的物质改变了土壤环境,对CH4的吸收产生影响㊂冬小麦与大蒜间作试验也得出了间作使土壤CH4吸收量增加的结论,并推测是由于间作模式改变了土壤中有关CH4菌群的活性[46]㊂也有研究表明,间作不利于CH4的吸收,沈亚文[6]进行了3年的玉米/大豆间作试验,发现间作CH4吸收速率均低于玉米和大豆单作㊂施肥可以对间作系统CH4的排放起调控作用㊂施肥不利于土壤对CH4的吸收,一方面是因为产CH4基质增加从而生产出更多的CH4,另一方面土壤中氮素的增加抑制土壤对CH4的氧化[45],可以在不影响总产量的前提下通过减少施肥量,来减少温室气体的排放[29]㊂也有研究表明施肥对CH4吸收没有明显影响[6]㊂合理的间作模式和施肥制度可以通过调节土壤环境,影响微生物的活性,增加CH4的吸收量㊂3㊀间作种间关系的影响因素及其对作物的影响3.1㊀间作种间关系的影响因素㊀间作条件下,种间促进和竞争同时对作物生长产生影响㊂物种间的促进作用可以通过提高土壤微生物的数量和酶的活性等来体现[47];竞争作用是由于有限资源的非比例共享或不同物种之间的相互影响使作物的生长受到抑制[48]㊂间作种间关系的影响因素包括作物组合㊁空间布局与环境因素㊂配对作物的选择是影响间作种间关系的首要因素㊂不同的作物具有不同的生物学特性,充分利用作物的特征以使间作系统的互补效应大于竞争㊂禾本科作物与豆科作物间作是一种典型的种植模式,豆科作物根系的固氮作用可以增加土壤肥力,同时禾本科作物根系分泌物可以促进豆科作物根系有关结瘤固氮基因的表达,提升豆科作物固氮作用[49]㊂深根系与浅根系作物搭配可以使土壤中的水分㊁养分得到高效利用,高秆作物与矮秆作物搭配可以在空间上使光能得到充分利用,生育期不同的作物搭配可以在时间上达到资源高效利用的目的㊂配对作物的选择有时可能与资源本身并不相关,麦/棉间作系统中小麦带为棉花提供了类似 防风带的屏障,很大程度地保障了棉农的收益[50]㊂所以,应在充分了解不同作物生长特性的基础上,因地制宜地发展间作模式,灵活利用不同形式的互补作用,以充分发挥间作的优势㊂适宜的空间布局是使间作模式的产量达到稳产㊁高产的基础㊂间作作物的空间布局包括配对作物的种植比例㊁株行距和共生期的长短㊂因间作的资源利用率高于单作,所以相同条件下间作的适宜的种植密度通常大于单作[51]㊂随着种植密度的增大,配对作物之间的种间关系也会随之改变[52]㊂过高的种植密度会加剧种内竞争,不利于作物生长;过低的种植密度会造成资源的浪费,达不到间作的目的㊂种间竞争的对象通常为水分㊁养分和光照等环境因子㊂作物所需资源是否充足往往影响着种间竞争的强弱[53],在竞争条件下其会优先发育获取限制性资源的器官,如玉米与其他作物间作会使玉米的根长㊁根体积㊁根表面积增加,以显著提高玉米吸收水分㊁养分的能力[54]㊂对限制性资源的竞争可以通过外部资源投入的方式来减弱,补充灌溉㊁氮肥后移等措施均已得到验证[16,18]㊂滴灌与其他灌溉措施相比具有高度可控性,精确控制不同作物在不同发育阶段的水分来调控作物生长,把滴灌引入间作模式可以达到调节种间关系的目的㊂3.2㊀间作对作物生长发育的影响㊀植株高度㊁叶面积指数和干物质积累动态可以直观反映作物的生长发育情况㊂玉米与大豆间作时,玉米的植株高度㊁叶面积指数和干物质积累量会得到增加,大豆的生长遭到抑制,增加大豆和玉米行距或者带距有利于促进这两种作物的生长发育[55]㊂艾鹏睿等[56]通过枣/棉间作试验发现,盆栽和大田间作条件下棉花的株高和叶面积指数在不同生育期均大于单作棉花㊂作物生长速度也是生长发育的一项重要指标,柏文恋等[57]通过对小麦/蚕豆间作研究发现,在小麦生长中后期,间作降低了小麦种内竞争压力,显著提高了小麦的生长速度㊂玉米与大豆间作时增加行距或带距可以使作物获得更大的生存空间,获取更多的光热资源,有利于缩短作物的生育期[58]㊂作物的生长发育情况要考虑地上和地下两部分㊂刘丽娟等[59]对玉米/木薯间作研究发现,木薯地上部分会由于受到遮阴而长高长细,地下部分木薯的根系不仅会促进玉米根系的生长,还使木薯根系氮磷钾的含量间作高于单作,可能01㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年是玉米根系呈上窄下宽分布,木薯根系呈上宽下窄分布使玉米和木薯根系构型形成互补,提高了养分利用效率,也可能是玉米与木薯根系之间的酶或微生物促进了养分的吸收㊂Jiao等[60]对玉米和花生间作研究发现,根系隔离开之后间作的产量和生物量优势分别降低了82.0%和67.0%,这表明玉米/花生间作系统的地下相互作用比地上相互作用更有利于间作作物的生长发育㊂在其他间作系统中也观察到相同的结果[61-62]㊂然而,在玉米/大豆套作系统中,地上相互作用比地下相互作用对作物生长发育的影响更大[63]㊂可能是花生/玉米间作比玉米/大豆间作有更长的共存期,根系形态和时空分布不同㊂也可能是限制作物生长的主导因素不同,水肥充足时,地上竞争会占主导地位㊂综上,作物生长发育因作物种类组合而异,并进一步受到土壤养分㊁种植间距等的影响㊂对间作系统进行优化,就必须充分了解地上和地下的相互作用在作物生长发育中的影响㊂3.3㊀间作对作物品质的影响㊀合理的间作模式可以提高作物的品质㊂方旭飞等[64]通过不同耕作模式下的玉米/大豆间作试验发现,间作可以提高玉米的粗蛋白和粗淀粉的含量,降低玉米的含水量和粗灰分含量,从而使玉米品质得到提高,其中地膜覆盖条件下玉米/大豆间作提高玉米品质的作用最明显㊂张向前等[65]通过对玉米与大豆㊁花生豆科植物间作研究发现,间作可以提高土壤中微生物的数量和酶的活性,无论施肥与不施肥间作均可以提高玉米籽粒蛋白质㊁赖氨酸和淀粉的含量㊂李美等[66]对不同比例玉米花生间作研究认为,间作时玉米的蛋白质和脂肪含量高于单作;花生由于受到遮阴作用影响其碳水化合物的积累,导致蛋白质含量高于单作,脂肪含量低于单作,调整间作比例可以使花生受到的不利影响减少㊂巩雪峰等[67]对茶树和松树间作发现,间作改善了茶园小气候,提高了土壤养分,茶叶的品质与单作茶园茶叶相比有明显提高㊂陈映彤等[68]指出辣椒/紫苏间作改变了群体结构的水㊁热㊁光以及土壤环境,从而显著提高了辣椒果实中的可溶性蛋白质㊁糖和V C的含量㊂刘天学等[69]对不同基因型玉米间作研究发现,不同的基因型玉米组合间作可以改善群体结构和利用杂交优势,达到提高产量和改善品质的目的㊂综上,通过调控耕作方式㊁作物品种㊁种植间距和水肥等因素,可以改变系统内环境和土壤环境,提高作物品质㊂3.4㊀间作对作物产量的影响㊀间作可以提高作物产量已被大量研究证实㊂例如,Li等[62]在玉米/豌豆间作研究中发现,玉米和豌豆的产量与相应单作相比均增加㊂间作模式下蚕豆是优势竞争者,具有产量优势,蚕豆收获后玉米获得了较长的恢复生长时间,并且蚕豆的根留在土壤中会使土壤中氮含量增加,使玉米增产㊂蔡倩等[7]对不同种植比例的玉米/大豆间作研究认为,玉米与大豆间作比例为2ʒ2㊁4ʒ4和6ʒ6时,间作系统中玉米均表现出产量优势,大豆均表现出产量劣势,玉米与豆科植物间作时,豆科植物产量降低主要是由于玉米对大豆产生遮光效应,可以通过选择耐阴的大豆品种,或者调节玉米/大豆条带间作系统中的冠层结构和茎秆特性来减少产量损失[70]㊂玉米/紫花苜蓿间作[71]和玉米/花生间作[72]也得到了间作会牺牲部分弱势作物的产量,来获得总产量优势的结论㊂也有研究发现,间作并没有明显产量优势㊂杨欢等[73]对玉米/花生间作研究得出土地当量比(LER)为0.89~ 1.13,主要原因是种间竞争不平衡,并且共生期较长,花生长期处于荫蔽状态下,虽然间作增加了养分吸收量但降低了利用效率㊂综上,间作产量受多种因素影响,并且对配对作物产量的影响结果不一致,在大部分情况下间作仍具有总产量优势㊂可以通过施肥㊁改变种植比例和间距和优化灌溉制度等使间作产量优势更加明显㊂3.5㊀间作对作物水分利用效率的影响㊀间作系统中,当其中一种作物处在生长旺期时,可以从另一条带吸收水分,利用两种作物的生态位的差异,可以提高水分利用效率[74]㊂刘斌等[75]指出,甜瓜/向日葵间作系统的水分效率比甜瓜单作和向日葵单作都有明显提高,高频少量灌水有利于提高间作系统的水分利用效率㊂李倩倩等[14]指出,小麦/玉米间作种植水分利用效率大于小麦和玉米单作,并且氮肥的使用提高了水分利用效率优势,一方面氮肥可以影响作物生长,增加地表覆盖面积,减少无效水分的消耗;另一方面合理添加氮肥可以通过增加产量,使水分利用效率提高㊂施肥对水分利用效率的影响与施用时期也有较大关系,滕园园等[16]对玉米和豌豆间作研究指出,氮肥后移可以使玉米在豌豆收获后迅速生长,提高间作系统冠层覆盖度,降低无效的水分消耗,提高水分利用率㊂水肥量要控制在合理范围,施肥量过高会造成徒长,籽粒灌浆减少[76];水肥量过低,会不利于作物的生长发育[71],降低水分利用效率㊂种植比例和间距直接影响水分的分布与利用㊂王照霞等[77]对4种带型结构的玉米豌豆间作研究发现,3ʒ3带型间作的水分利用效率最高且高于玉米和碗豆单作,是因为3ʒ3带型和2ʒ2带型中玉米所占比例高于3ʒ6带型和2ʒ4带型,玉米的高产量有利于提高水分利用效率;3ʒ3带型与2ʒ2带型相比具有较少的共生区,降低了豌豆与玉米的竞争㊂Rahman等[78]指出,不同带宽和不同宽窄行间距,可以影响间作系统的冠层覆盖度和叶面积指数,从而影响土壤蒸发㊁土壤含水量和水分利用效率㊂间作系统作物根系生长发育会对水分利用效率产生影响㊂张恩和等[79]对小麦/蚕豆间作研究表明,小麦与蚕豆根系生长的峰值时间不同,可以通过作物需水关键期的错位,使水肥得到充分的利用,从而提高水分利用效率㊂刘丽娟等[59]对玉米/木薯间作根系构型研究指出,玉米上窄下宽与木薯上宽下窄的根系形成互补,土壤上层的水分交替形成水分亏空带,再由土壤水势和根系提水作用使水分得到及时补充,使得间作水分利用效率高于单作㊂综上,间作有利于调配土壤中的水分,满足不同作物各1151卷13期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨沛文等㊀间作对土壤水热·温室气体排放及作物的影响综述。
Nitrous OxideNitrous oxide (N2O) has increased approximately 18 percent in the past 200 years and continues to increase (see Figure 3). For about 11,500 years before the industrial period, the concentration of N2O varied only slightly. It increased relatively rapidly toward the end of the 20th century (IPCC, 2007).Where Does Nitrous Oxide Come From? Nitrous oxide (N2O) is produced by both natural and human-related sources. Primary human-related sources of N2O are agricultural soil management, animal manure management, sewage treatment, mobile and stationary combustion of fossil fuel, adipic acid production, and nitric acid production. Nitrous oxide is also produced naturally from a wide variety of biological sources in soil and water, particularly microbial action in wet tropical forests.Nitrous oxide emission levels from a source can vary significantly from one country or region to another, depending on many factors such as industrial and agricultural production characteristics, combustion technologies, waste management practices, and climate. For example, heavy utilization of synthetic nitrogen fertilizers in crop production typically results in significantly more N2O emissions from agricultural soils than that occurring from less intensive, low-tillage techniques. Also, the presence or absence of control devices on combustion sources, such as catalytic converters on automobiles, can have a significant affect on the level of N2O emissions from these types of sources.Human-Related Sources in the United StatesTable 1 shows the level of emissions from individual sources for the years 1990, 1995, 2000 and 2005 to 2008.Table 1 U.S. Nitrous Oxide Emissions by Source (TgCO2 Equivalents)Agricultural soil management. Nitrous oxide is produced naturally in soils through the microbial processes of denitrification and nitrification. These natural emissions of N2O can be increased by a variety of agricultural practices and activities, including the use of synthetic and organic fertilizers, production of nitrogen-fixing crops, cultivation of high organic content soils, and the application of livestock manure to croplands and pasture. All of these practices directly add additional nitrogen to soils, which can then be converted to N2O. Indirect additions of nitrogen to soils can also result in N2O emissions. Indirect additions include those processes by which applied fertilizer or manure nitrogen volatilizes into ammonia and oxides of nitrogen and then is ultimately re-deposited onto the soil in the form of particulate ammonium, nitric acid, and oxides of nitrogen. Surface run-off and leaching of applied nitrogen into ground water and surface waters can also result in indirect additions of nitrogen to the soil.Natural Sources - Global EmissionsNatural emissions of N2O primarily result from bacterial breakdown of nitrogen in soils and in the earth's oceans. Globally, soils covered by natural vegetation are estimated to produce 6.6 Tg of N2O annually and oceans are thought to add around 5.4 Tg of N2O annually to the atmosphere (U.S. EPA). Together, these two sources account for over 90 percent of the natural sources. Nitrous oxide is also produced in smaller quantities from chemical reactions in the atmosphere. In some ocean areas, large areas of surface water can become oxygen depleted, allowing active denitrification in open water. Large amounts of oceanic nitrous oxide can also arise from denitrification in marine sediments, particularly in nutrient rich areas such as those of estuaries.It is important in studies of N2O emissions to account for the various interactions between natural processes and human influences in the nitrogen cycle, since human impacts can significantly enhance the natural processes that lead to N2O formation. For example, the nitrogen nutrient loading in water bodies due to fertilization andrun-off to streams can enhance N2O emissions from these natural sources. Human-related ammonia emissions have also been shown to cause N2O emissions in the atmosphere through ammonia oxidation.。
土壤n2o原位排放动态特征英文版Dynamics of In-situ Nitrous Oxide (N2O) Emissions from Soil Nitrous oxide (N2O), a potent greenhouse gas, plays a crucial role in global climate change. Understanding the dynamics of N2O emissions from soil is essential for developing effective strategies to mitigate its impact on the environment. This article aims to explore the in-situ emission characteristics of N2O from soil, highlighting key factors that influence its production and release.Soil N2O emissions are influenced by various biotic and abiotic factors. Biotic factors include microbial activities, plant growth, and root interactions with soil organisms. Abiotic factors such as soil temperature, moisture, pH, and nitrogen (N) availability also play a significant role. These factors interact with each other, creating a complex web of interactions that govern N2O emissions.Microbial activities are a primary source of N2O emissions from soil. Nitrogen-fixing bacteria and nitrifying bacteria convert inorganic nitrogen into nitrates, which are then denitrified by denitrifying bacteria into N2O and nitrogen gas (N2). Plant growth and root activities also contribute to N2O emissions by altering soil structure and enhancing microbial activities.Soil temperature and moisture are crucial abiotic factors influencing N2O emissions. Optimal soil temperatures promote microbial activities, leading to increased N2O production. Similarly, soil moisture affects microbial activity and gas diffusivity, regulating N2O emissions.Soil pH and nitrogen availability also impact N2O emissions. Soil acidity can affect microbial activities, altering N2O production rates. High nitrogen availability, especially in the form of nitrates, can stimulate denitrification, leading to increased N2O emissions.In conclusion, the dynamics of N2O emissions from soil are complex and influenced by various biotic and abiotic factors. Understanding these interactions is crucial for developing effective strategies to mitigate N2O emissions and their impact on global climate change.中文版土壤N2O原位排放动态特征作为一种强大的温室气体，氧化亚氮（N2O）在全球气候变化中发挥着重要作用。
第50卷第1期土壤学报Vol.50，No.12013年1月ACTA PEDOLOGICA SINICAJan．，2013*中国科学院南京土壤研究所所长基金（2007年）项目资助作者简介：曹亚澄（1943—），男，高级实验师，长期从事土壤与生物和气体样品的氮、碳和氧稳定性同位素的质谱分析。
E-mail ：yccao@收稿日期：2012－04－16；收到修改稿日期：2012－10－15N 2O 产生法测定土壤无机态氮15N 丰度*曹亚澄钟明龚华陆国兴（土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京210008）摘要用化学方法分别将土壤中微量的铵、硝酸盐和亚硝酸盐转化为N 2O 气体，然后用带自动预浓缩装置的同位素比值质谱仪测定N 2O 中的15N 丰度。
N 2O 中的15N 丰度测量值完全符合铵、硝酸盐和亚硝酸盐的15N 参考值。
方法快速、简单和准确，不受空气氮的污染。
特别是方法的检测限很低，每批次样品中只需含5 20μg N 。
它将有助于土壤氮素的矿化作用、硝化作用和反硝化作用的研究。
关键词铵；硝酸盐；亚硝酸盐；N 2O ；15N 丰度；质谱分析中图分类号S158.3文献标识码A稳定同位素示踪技术是现代土壤学研究中的一项主要技术。
15N 稳定同位素作为一种示踪剂，广泛应用于土壤氮素的研究。
在进行土壤氮素转化的15N 示踪研究时，测定土壤提取液中无机态的NH +4、NO －3和NO －2的15N 丰度是很重要的。
用通常的方法分析时，土壤提取液中的NH +4被MgO 蒸馏或扩散成NH 3，再接收浓缩成铵盐，在质谱分析氮同位素比值前用列敦伯尔格法（Rittenberg ）或用杜马法（Dumas ）将其转化为N 2［1］。
对于硝酸盐应加入达氏合金还原剂，在碱性蒸馏条件下将提取液中的硝酸盐还原成铵盐。
而亚硝酸盐中的15N 含量通常由测定含NO －2的和被氨基磺酸去除NO －2之间的差值来得到。
